摘 要：大功率發(fā)光二極管（LED）作為國(guó)家正在組織實(shí)施的綠色照明計(jì)劃中的重點(diǎn)，其應(yīng)用產(chǎn)品有著顯著的性能優(yōu)勢(shì)，不過(guò)其應(yīng)用方法仍未被市場(chǎng)廣泛了解。文章結(jié)合臺(tái)燈的使用條件以及大功率LED臺(tái)燈的特點(diǎn)介紹了大功率LED在照明應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。希望能夠?yàn)榇蠊β蔐ED在我國(guó)的推廣使用作出貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞：中國(guó)綠色照明工程；大功率LED；臺(tái)燈；
隨著國(guó)家“中國(guó)綠色照明工程”的啟動(dòng)，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委等１３個(gè)部門，共同組織實(shí)施的一項(xiàng)旨在節(jié)約電能、保護(hù)環(huán)境、改善照明質(zhì)量的活動(dòng)�！熬G色照明”是指通過(guò)科學(xué)的照明設(shè)計(jì)，采用效率高、壽命長(zhǎng)、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品來(lái)達(dá)到改善人們工作、學(xué)習(xí)、生活的條件和質(zhì)量的目的，從而創(chuàng)造一個(gè)高效、舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、有益的環(huán)境，以期充分體現(xiàn)現(xiàn)代文明的照明。
大功率ＬＥＤ是一種新產(chǎn)品，是國(guó)家綠色照明工程中明確推廣使用的產(chǎn)品，但在照明領(lǐng)域中特別是民用照明領(lǐng)域中幾乎還沒(méi)有具體的應(yīng)用，ＬＥＤ照明光源與其它光源的原理、器件和燈具的結(jié)構(gòu)、性能等完全不同，又沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可以作為設(shè)計(jì)依據(jù)，更不能簡(jiǎn)單地套用以前燈具原有的標(biāo)準(zhǔn)。南京漢德森半導(dǎo)體照明有限公司在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先研制成功大功率ＬＥＤ臺(tái)燈，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)并面向市場(chǎng)全面推廣，在市場(chǎng)中獲得了用戶和中間商的認(rèn)可和支持。
為了能夠更好地進(jìn)行大功率ＬＥＤ照明燈具的開(kāi)發(fā)，提高大功率ＬＥＤ燈具的使用性能，為大功率ＬＥＤ在照明領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣貢獻(xiàn)一份力量。我們結(jié)合開(kāi)發(fā)大功率ＬＥＤ工程燈具的經(jīng)驗(yàn)和這次開(kāi)發(fā)臺(tái)燈產(chǎn)品中的相關(guān)設(shè)計(jì)要求，總結(jié)出大功率ＬＥＤ臺(tái)燈產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)供參考�！�
1、臺(tái)燈的使用要求
臺(tái)燈一般用在閱讀、書寫、設(shè)計(jì)、批閱等辦公或?qū)W習(xí)照明等場(chǎng)所。對(duì)于做桌面工作的人來(lái)說(shuō)，保證工作區(qū)的良好的視覺(jué)環(huán)境，對(duì)提高學(xué)習(xí)和辦公的質(zhì)量，提高工作效率及保護(hù)身體健康有很大的好處。在使用臺(tái)燈的場(chǎng)所，如果燈光的照度低和顯色性不佳，會(huì)導(dǎo)致閱讀者視覺(jué)疲勞，而燈光光線長(zhǎng)期地頻閃或有眩光會(huì)給人的視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重傷害，所以要特別注意照明的質(zhì)量。只有充分地分析照明的特點(diǎn)并選擇合適的燈具，才能讓我們的學(xué)習(xí)和工作變得更加舒適，愉快，同時(shí)使生活變得更加豐富多彩，從滿足人類照明舒適、健康的角度出發(fā)并考慮到能源的節(jié)約，良好的照明應(yīng)具備五個(gè)條件。
1.1 桌面照明要有足夠的照度
以目前，我國(guó)學(xué)校及寫字樓等照明場(chǎng)所普遍采用的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是８０年代制定的，其中辦公、學(xué)習(xí)的桌面照度標(biāo)準(zhǔn)僅為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的１/２，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為３００~５００（ｌｘ），而我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)約１５０l(fā)x。新標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)水平，照度太低或太高會(huì)導(dǎo)致閱讀的困難，容易造成視覺(jué)疲勞，影響閱讀和工作效率。
1.２ 顯色指數(shù)大于８０
顯色指數(shù)即為光對(duì)顏色的還原程度——顯色性。在顯色指數(shù)較低的燈光下（一般熒光燈為６０~７０）閱讀，眼睛對(duì)顏色的分辨能力低，容易造成視覺(jué)疲勞。一般臺(tái)燈照明的顯色指數(shù)應(yīng)大于８０。
1．３ 光線要穩(wěn)定
如果燈光足夠“亮”，但卻在不停地“閃爍”，光線不夠穩(wěn)定，我們說(shuō)它存在“頻閃”。當(dāng)頻閃超過(guò)一定的范圍時(shí)，會(huì)產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，而長(zhǎng)期的視覺(jué)疲勞會(huì)對(duì)人的視覺(jué)系統(tǒng)造成損傷。長(zhǎng)時(shí)間在這種照明環(huán)境閱讀或工作會(huì)損傷眼睛，并有眼脹頭痛等不適癥狀。
在電腦日益普及的今天，許多人在燈光下使用電腦，通常電感鎮(zhèn)流器熒光燈的頻閃和熒光屏的幀幅閃動(dòng)（每秒更換畫面５０~１００次）重疊，形成光共振，對(duì)人的視覺(jué)系統(tǒng)傷害更大。所以，歐洲電工委員會(huì)早在１９９７年就禁止在有電腦熒光屏的辦公室安裝使用電感鎮(zhèn)流器的熒光燈，以保護(hù)電腦操作人員的健康。而我國(guó)目前對(duì)此尚無(wú)相應(yīng)法規(guī)，加之宣傳較少，故未引起人們的重視，但隨著“城市燈光綜合癥”發(fā)病率的日益增高，相信與之對(duì)應(yīng)的法規(guī)的出臺(tái)只是時(shí)間問(wèn)題了。
1．４ 無(wú)眩光
人眼受到眩光影響后，會(huì)感到刺激和壓迫，失去明快舒適的感覺(jué)，時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)產(chǎn)生心情厭煩、急躁不安等情緒，對(duì)閱讀和工作都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的不利影響。
1．５ 使用綠色照明產(chǎn)品
推廣采用節(jié)能光源一直是我國(guó)的節(jié)能政策，提倡綠色照明就是指對(duì)環(huán)境友好，要使照明產(chǎn)品不對(duì)環(huán)境造成不利影響，同時(shí)又能體現(xiàn)現(xiàn)代文明的照明文化。綠色照明的核心是選擇高效、節(jié)能、環(huán)保的光源、附件及燈具。只有充分節(jié)約能源，才能減少發(fā)電廠對(duì)大氣ＣＯ２，ＳＯ２和ＮＯX的排放，從而減緩“溫室效應(yīng)”，減少酸雨的產(chǎn)生，避免人類長(zhǎng)期生活在一定濃度的ＳＯ２和ＮＯX空氣中而產(chǎn)生的呼吸道類的疾病。同時(shí)綠色照明產(chǎn)品制造過(guò)程和廢棄過(guò)程對(duì)環(huán)境破壞要小。
2 大功率ＬＥＤ臺(tái)燈特點(diǎn)
大功率ＬＥＤ臺(tái)燈產(chǎn)品的應(yīng)用是一個(gè)多個(gè)學(xué)科的融合，影響產(chǎn)品的因素很多，主要包括大功率ＬＥＤ的性能和參數(shù)、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、光學(xué)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝、生產(chǎn)工藝等環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中必須充分考慮相關(guān)因素，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差都會(huì)影響產(chǎn)品的性能和效果。
2.1 大功率ＬＥＤ
ＬＥＤ是典型的綠色照明光源產(chǎn)品，作為國(guó)家綠色照明推廣使用的產(chǎn)品，由于目前常見(jiàn)的支架式和片式ＬＥＤ熱阻大、光衰大、光通量小，很難勝任作為照明光源的重任，所以大功率白光ＬＥＤ光源是必然的選擇。
其產(chǎn)品特點(diǎn)如下：
（1）效率高：大功率ＬＥＤ的發(fā)光效率已＞４５ｌｍ/Ｗ，更由于ＬＥＤ的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光波段，光效遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白熾燈并逐步接近節(jié)能燈和熒光燈；
（2）光線質(zhì)量高：由于光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，故沒(méi)有熱量，沒(méi)有有害輻射，不會(huì)給人眼帶來(lái)負(fù)面影響，長(zhǎng)時(shí)間閱讀或工作不會(huì)有眼睛發(fā)疼發(fā)脹的現(xiàn)象；
（3）顯色性好：與熒光燈相比，大功率ＬＥＤ臺(tái)燈的顯色指數(shù)高，通常在８０左右。這樣有利于減輕人眼的疲勞程度，對(duì)保護(hù)視力有很大幫助；
（4）維護(hù)成本低：ＬＥＤ壽命長(zhǎng)，光通量半衰期壽命＞５萬(wàn)小時(shí)以上，一般正常使用３０年以上�？箾_擊和抗震能力強(qiáng)，沒(méi)有鎢絲、玻殼等易損壞的部件，非正常報(bào)廢的可能性很�。�
（5）體積�。嚎梢允篃艟咝∏删�，更適合不同的使用場(chǎng)所；
（6）與蓄電池配合，很容易把臺(tái)燈做成應(yīng)急燈。當(dāng)在停電或緊急情況下，能幫助人們疏散和照明；
（7）綠色環(huán)保：廢棄物可回收，沒(méi)有污染；不含有汞成分。
2.2 電源的選用和要求
ＬＥＤ驅(qū)動(dòng)方式有多種，在臺(tái)燈產(chǎn)品中我們采用低壓恒流驅(qū)動(dòng)，這是比較理想的ＬＥＤ驅(qū)動(dòng)方式，它能避免ＬＥＤ正向電壓的改變而引起電流變動(dòng)，同時(shí)恒定的電流使ＬＥＤ的亮度穩(wěn)定。一般采用交流電驅(qū)動(dòng)的光源具有頻閃效應(yīng)會(huì)使視覺(jué)神經(jīng)受到不斷變化的強(qiáng)光刺激容易疲勞，采用恒流驅(qū)動(dòng)的ＬＥＤ能夠發(fā)出穩(wěn)定的光線，完全無(wú)頻閃現(xiàn)象，閱讀舒適。臺(tái)燈為低電壓輸入，是安全電壓，避免了普通燈具因電路故障帶來(lái)的安全隱患。
2.3 高效能的燈具光學(xué)系統(tǒng)
一個(gè)優(yōu)質(zhì)的燈具還要有高效能的光學(xué)系統(tǒng)，而高效能的光反射器是最有技術(shù)含量的部件之一，也是最不容易被人拷貝的部件之一。它應(yīng)該具有高反射性、良好的控光角度和反射出來(lái)光的均勻度。我們通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬來(lái)設(shè)計(jì)燈具的光學(xué)系統(tǒng)，使得從ＬＥＤ發(fā)出的光線通過(guò)反射器或透鏡等光學(xué)器件重新分配，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使之配光合理。采用反射效率高、耐久性好的反射器，反射器經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理使反光效率完全發(fā)揮出來(lái)，提高反光器的反光性和可靠性；用透光率高的混光材料做燈罩。既保持了光學(xué)系統(tǒng)的高效率，又減少了眩光。
在平時(shí)選購(gòu)臺(tái)燈作為學(xué)習(xí)、工作的照明燈具時(shí)，我們應(yīng)特別注意燈具的眩光問(wèn)題，不要讓光線直線投射于眼睛。因?yàn)楣饩�直接投射于眼睛，眼睛會(huì)有畏光感而容易感到疲倦，且使瞳孔縮小因而感覺(jué)周圍變暗，導(dǎo)致視線不清。長(zhǎng)時(shí)間在這種照明環(huán)境下看書、寫字，視力就會(huì)大大受損，長(zhǎng)此以往，會(huì)引起近視等各種眼疾。用眼衛(wèi)生，首先應(yīng)從高質(zhì)量的照明開(kāi)始，這就要求我們?cè)谶x購(gòu)臺(tái)燈時(shí)更要注意發(fā)光質(zhì)量。
2．４ 燈散熱系統(tǒng)
散熱是影響臺(tái)燈ＬＥＤ使用的主要因素，大功率ＬＥＤ應(yīng)用過(guò)程中，器件和燈具的散熱顯得很重要。我們對(duì)ＬＥＤ封裝和二次散熱進(jìn)行充分設(shè)計(jì)時(shí)，保證提高所有環(huán)節(jié)的散熱性能。我們?cè)O(shè)計(jì)二次散熱裝置，來(lái)降低器件的熱阻。整體考慮導(dǎo)熱、散熱特性，以獲得良好的整體熱特性。
2．５ 整體結(jié)構(gòu)要求
優(yōu)秀的燈具不僅有高品質(zhì)的ＬＥＤ、高品質(zhì)的電器組件、高效能的反射器、合理的結(jié)構(gòu)，還要有好的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。我們?cè)诖蠊β剩蹋牛呐_(tái)燈產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就充分利用大功率ＬＥＤ的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在滿足實(shí)用需求和最大限度地發(fā)揮光源光效的前提下，對(duì)燈具進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)，將燈具整體設(shè)計(jì)成小巧精致使它可以適合不同的使用場(chǎng)所。對(duì)燈具采用工業(yè)造型設(shè)計(jì)，使燈具在外觀造型上具有美觀、舒服、耐用等美學(xué)效果又能夠和環(huán)境相協(xié)調(diào)。燈具的結(jié)構(gòu)件全部采用金屬材質(zhì)，金屬材料給人以結(jié)實(shí)耐用和高檔次的感覺(jué)，體現(xiàn)出產(chǎn)品的檔次和現(xiàn)代感。由于ＬＥＤ本身的優(yōu)勢(shì)以及高品位的燈具結(jié)構(gòu)，我們將大功率ＬＥＤ臺(tái)燈定位為高檔臺(tái)燈產(chǎn)品，廣泛適用于辦公和學(xué)習(xí)場(chǎng)所。
3、目前市場(chǎng)上的臺(tái)燈狀況
目前市場(chǎng)上的臺(tái)燈按其種類可分為三種：一種是普通的白熾臺(tái)燈，一種是鹵素臺(tái)燈、另一種是熒光臺(tái)燈。采用普通的白熾燈泡或鹵素?zé)舻呐_(tái)燈，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉、發(fā)光的連續(xù)性能好，缺點(diǎn)是耗能多，尤其夏天會(huì)使人感到熱。由于燈絲發(fā)光較集中，如果其功率稍大就會(huì)產(chǎn)生眩光，反之，又會(huì)造成照度不夠。另一種普通熒光燈的臺(tái)燈，因熒光管發(fā)光面較大，從而被照射面光線較均勻，被照射物后影形較小，對(duì)眼睛有較小干擾。但它的顯色指數(shù)低，且其頻閃效應(yīng)使眼睛容易疲勞。
這里需要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)臺(tái)燈要做系統(tǒng)和科學(xué)的評(píng)價(jià)，而不能輕信某些廠家達(dá)到了某一項(xiàng)指標(biāo)就自稱為“護(hù)目燈”、“護(hù)眼光源”。
現(xiàn)在在市場(chǎng)中還沒(méi)有其他廠家推出大功率ＬＥＤ臺(tái)燈的應(yīng)用產(chǎn)品，普通的顧客對(duì)ＬＥＤ臺(tái)燈的認(rèn)識(shí)還需要進(jìn)一步普及提高。
從照明產(chǎn)品的壽命全過(guò)程來(lái)看，目前產(chǎn)品制造過(guò)程和廢棄過(guò)程完全沒(méi)有受到重視。至于壽命結(jié)束的含汞燈，不應(yīng)該隨便廢棄和破碎，應(yīng)集中處理以回收有害物質(zhì)。這一點(diǎn)國(guó)外有些國(guó)家已有立法，也希望中國(guó)這個(gè)燈具使用大國(guó)早一點(diǎn)提到日程上來(lái)。
4、大功率ＬＥＤ臺(tái)燈技術(shù)指標(biāo)
南京漢德森半導(dǎo)體照明有限公司生產(chǎn)的大功率ＬＥＤ臺(tái)燈是用金屬結(jié)構(gòu)配合大功率發(fā)光管制成的。該產(chǎn)品能夠結(jié)合裝飾照明效果，性能穩(wěn)定，安全環(huán)保，耗能極低，是非常理想的新一代環(huán)保臺(tái)燈產(chǎn)品。
4．１ 功能及特點(diǎn)
（1）節(jié)能：光源采用大功率ＬＥＤ，能耗低，效率高。功率：３Ｗ/４Ｗ；
（2）環(huán)保：無(wú)污染、紫外線、紅外線和熱輻射；
（3）保健護(hù)眼：采用低壓恒流電源，無(wú)頻閃，無(wú)眩光，照射面積廣，亮度均勻，視覺(jué)效果好。真正做到了發(fā)光柔和、平穩(wěn)、連續(xù)，接近自然光，是真正的理想光源；
（4）經(jīng)久耐用：ＬＥＤ燈的壽命長(zhǎng)達(dá)５００００h。采用金屬結(jié)構(gòu)，金屬質(zhì)感強(qiáng)，結(jié)實(shí)耐用；
（5）照度充足：在臺(tái)燈發(fā)光部位距桌面３５０~４００ｍｍ?xiàng)l件下，桌面照度可達(dá)到５００ｌｘ以上。
5、大功率ＬＥＤ臺(tái)燈的市場(chǎng)前景
由于目前大功率ＬＥＤ臺(tái)燈正處在市場(chǎng)開(kāi)拓階段，價(jià)格偏高，且客戶對(duì)其了解甚少。但其市場(chǎng)潛力巨大�？紤]到它的諸多優(yōu)點(diǎn)，如護(hù)眼、省電、環(huán)保和壽命長(zhǎng)，可以預(yù)計(jì)，在不久的將來(lái)，隨著大功率ＬＥＤ臺(tái)燈成本的不斷下降，它的市場(chǎng)會(huì)有廣闊的發(fā)展。到時(shí)，大功率ＬＥＤ臺(tái)燈將進(jìn)入千家萬(wàn)戶，成為我們每天工作生活的好伙伴。 |
